地基与基础工程施工 课件全套 单元1-4 基本知识-基础工程施工

单元1基本知识知识要点：课题1地基与基础概述1.1地基与基础的概念1.2基础埋置深度的影响因素1.3地基与基础实例简介课题1地基与基础概述1.1地基与基础的概念1.2基础埋置深度的影响因素1.3地基与基础实例简介1.1地基与基础的概念

俗话说“万丈高楼平地起”，任何建筑物都建造在地球的表层，它构成了一切工程建筑的环境和物质基础。我们把受建筑物荷载影响的那部分地层称为地基，建筑物向地基中传递荷载的下部结构称为基础，如图1-1所示。1.地基

任何建筑物都是建造在一定的土层或岩层上的，通常把直接承受上部建筑物荷载且应力发生变化的那部分地层称为地基。地基是有一定深度和范围的，当地基由两层或两层以上土层组成时，通常将直接与基础底面接触的土层称为持力层：在地基范围内持力层以下的土层称为下卧层；当下卧层的承载力低于持力层的承载力时，称为软弱下卧层，如图1-2所示。

良好的地基应该具有较高的承载力和较低的压缩性。未经过人工加固处理而直接利用天然土层作为地基就可以满足设计要求的，称为天然地基；如果地基土质软弱，工程地质较差，需对地基进行人工加固处理后才能作为建筑物地基的，称为人工地基；还有局部地基遇到的地基土，如湿陷性黄土、多年冻土、压缩性强的软土等，这些地区均需做特殊的设计和施工，称为特殊地基。

由于人工地基施工周期长、造价高，而且基础工程的造价一般约占建筑总造价的10%

~30%，因此建筑物应尽量建造在良好的天然地基上，以减少基础工程造价。2.基础

建筑物的下部通常要埋入地面以下一定深度，使之坐落在较好的土层上。地面以上的结构称为建筑物的上部结构；地面以下的结构称为建筑物的下部结构，又称为建筑物的基础，它位于建筑物上部结构与地基之间，承受着上部结构传来的载荷，并将其传递给地基。因此，基础起着上承和下传的作用。

基础都有一定的埋置深度（简称埋深），基础埋深是指设计地面到基础底面的距离。根据基础埋深的不同，可分为浅基础和深基础。一般地，若地基土质较好，基础埋深不大（d<5m），只需要经过挖槽、排水，采用一般方法与施工机械施工的基础，称为浅基础；若上部结构荷载较大或浅层土质软弱，需将基础埋置于较深处（d>5m）的较好土层上，并需采用特殊的施工方法及施工机械施工的基础，称为深基础。课题1地基与基础概述1.1地基与基础的概念1.2基础埋置深度的影响因素1.3地基与基础实例简介1.2基础埋置深度的影响因素

基础埋深的大小常由地基的土层状态和建筑物上部荷载大小决定，直接影响到施工的难易程度及造价的高低。影响基础埋深的因素很多,其主要影响因素如下:1.建筑物的使用要求，基础形式及荷载2.工程地质和水文地质条件3.土的冻结深度的影响5.其他4.相邻建筑物的埋深

当建筑物设置地下室、设备基础或地下设施时，基础埋深应满足其使用要求；高层建筑基础埋深随建筑高度增加适当增大，这样才能满足稳定性要求；荷载大小和性质也影响基础埋深，一般荷载较大时应加大埋深；受上拔力的基础，应有较大埋深以满足抗拔力的要求。1.建筑物的使用要求，基础形式及荷载

在满足地基稳定和变形的前提下，基础尽量浅埋，但由于地表土杂质较多，基础的埋深通常不浅于0.5m。如浅层土作持力层不能满足要求，可考虑深埋。地基软弱土层在2m以内，下卧层为压缩性低的土，此时应将基础埋在下卧层上；

如软弱土层厚在2

~5m，低层轻型建筑可将基础埋于软弱土层内，但应适当加宽基础，必要时也可用换土、压实等方法进行地基处理；如软弱土层大于5m，低层轻型建筑也可以浅埋于软弱土层内，必要时可加强上部结构或进行地基处理；如地基土由多层土组成且均属于软弱土层且上部荷载很大时，常采用深基础方案，如桩基等。按地基条件选择埋深时，还要求从减少不均匀沉降的角度来考虑，当土层分布明显不均匀或各部分荷载差别很大时，同一建筑物可采用不同的埋深来调整不均匀沉降量。

地基范围内存在地下水时，常将地下水位分为设计最高地下水位和最低地下水位，确定基础理深一般应考虑将基础埋于设计最高地下水位以上不小于200mm处。当地下水位较高，不能满足上述要求时，宜将基础埋置在最低地下水位以上不少于200mm的深度，且同时考虑施工时基坑的排水和坑壁的支护等因。

2.工程地质和水文地质条件

3.土的冻结深度的影响

粉砂、粉土和黏性土等细粒土具有冻胀现象，冻胀会将基础向上拱起。土层解冻，基础又下沉，使基础处于不稳定状态。冻融的不均匀使建筑物产生变形，严重时会产生开裂等破坏情况。因此，建筑物基础应埋置在冰冻层以下不小于200mm处。4.相邻建筑物的埋深

新建建筑物基础埋深不宜大于相邻原基础埋深。当埋深大于原有建筑物基础时，基础间的净距应根据荷载大小和性质等确定，一般为相邻基础底面高差的1

~2倍，如图1-3所示。如不能满足上述要求时应加固原有地基或采用分段施工，设临时加固支撑、打板桩、地下连续墙等施工措施。课题1地基与基础概述1.1地基与基础的概念1.2基础埋置深度的影响因素1.3地基与基础实例简介

我国劳动人民远在春秋战国时期开始兴建的万里长城，至今依然耸立，令世人瞩目。隋唐时期修建的南北大运河，穿越各种复杂的地质条件，历经千百年风雨沧桑而不毁，被誉为亘古奇观。隋朝工匠李春在河北省修建的赵州石拱桥，不仅因其建筑和结构设计而闻名于世，其地基基础处理也是非常合理的。他将桥台砌筑于密实粗砂层上，1300多年来估计沉降量仅几厘米，令人叹服。

宏伟壮丽的宫殿寺院，逾千百年而留存至今；遍布各地的高塔，遇多次强烈地震而安然无恙，这些都是与精心设计的地基基础分不开的。

举世闻名的意大利比萨斜塔，是建筑物倾斜的典型实例，它是由于地基不均匀沉降造成的，如图所示。

我国重点文物保护建筑——苏州市虎丘塔，距今已有1千多年的历史，如图1-5所示。塔身全部用青砖砌筑，外形仿楼阁式木塔，建筑精美。但在1980年发

现塔顶偏离中心线2.31m，底层塔身出现裂缝，成为危险建筑而封闭。勘察结果表明宝塔倾斜是由于地基覆盖层厚度相差悬殊等原因造成的。

加拿大特朗斯康谷仓，是建筑物地基滑移的典型实例。该谷仓呈矩形，南北向长59.44m，东西向宽23.47m，高31.00m。谷仓基础为钢筋混凝土筏板基础，厚610mm，埋深3.66m。谷仓于1911年动工，1913年秋完工。谷仓建成试仓时，发现1小时内竖向沉降达30.5cm，结构物向西倾斜，并在24小时内谷仓倾倒，谷仓西端下沉7.32m，东端上抬1.52m。后经勘察实验发现，谷仓地基是因超载发生承载力破坏而滑动，如图所示。

匈牙利一码头建筑物，为单层框架结构，建于1952年。建筑物采用圆柱形独立基础，外墙基础上布置钢筋混凝土连续梁，承受外墙荷载，建筑内墙采用条形基础。工程建成后不久，所有内墙都严重开裂。勘查研究发现，一栋建筑物采用两种基础类型，埋深相差悬殊，持力层土质压缩性高低相差悬殊，引起严重不均匀沉降，导致墙体严重开裂，如图所示。

由上述可见，地基基础是整个建筑工程中的一个重要组成部分，建筑物事故的原因很多与地基基础有关，并且由于地基基础埋置于地下，一旦发生事故就不易补救。

据统计，我国一般多层建筑中，基础工程造价约占总造价的1/4，工期可占总工期的1/4以上。如需人工处理或采用深基础时，其造价和工期所占的比例更大。但是，如果盲目地提高建筑物地基与基础的安全度，有时多花费建设资金却不能收到良好的效果。

因此，工程技术人员必须十分重视并做好地基与基础的勘察、设计和施工阶段的各项工作。要求工程技术人员熟练掌握地基土的基本特性、地基基础的基本原理和主要概念，结合建筑场地条件及建筑物的结构特点，因地制宜的进行设计和施工，确保建筑物的安全。课题2土的成因、组成、结构和构造2.1土的成因2.2土的组成2.3土的结构和构造课题2土的成因、组成、结构和构造2.1土的成因2.2土的组成2.3土的结构和构造

2.1土的成因

土是地壳表层的物质，它是岩石在长期风化、剥蚀、搬运、沉积过程中形成的，大小不等且未经胶结的固体矿物、水和气体的集合体。土是由许多矿物自然结合而成的。土体不是一般土层的组合体，而是与工程建筑的稳定、变形有关的土层的组合体。

地壳表面广泛分布着的土体是由完整坚硬的岩石经过风化、剥蚀等外力作用形成的碎块或矿物颗粒，再经水流、风力或重力作用、冰川作用等搬运，在适当条件下沉积成各种类型的土体。在搬运过程中，由于形成土的母岩成分的差异，颗粒大小、形态，矿物成分又进一步发生变化，并在搬运及沉积过程中由于分选作用形成在成分、结构、构造和性质上有规律的变化.课题2土的成因、组成、结构和构造2.1土的成因2.2土的组成2.3土的结构和构造2.2土的组成

一般条件下，土是由以土颗粒为主的固体相物质组成的框架部分和充填在框架空隙中的气体部分（空气及其他气体成分）与液体相的液态物质组成（水与其他液体）。所以，土是由固体、液体、气体所组成的一种三相物质，如图所示，三相之间的定量关系决定着土的性质与特点。

2.2.1

土中固体颗粒

土是由粒径不同的颗粒组成的，要研究土的性质，必须对土的颗粒（简称土粒）组成进行分析。土粒由粗到细逐渐变化时，土的性质相应发生变化，由无黏性变为有黏性，渗透性由大变小。粒径大小在一定范围内的土粒，其性质也比较接近，因此，可按粒径范围对土粒进行分组，称为粒组。

通常，土粒可分为六大粒组，它们分别是：漂石或块石颗粒（粒径>200mm）、卵石或碎石颗粒（粒径为20

~200mm）、圆砾或角砾颗粒（粒径为2

~20mm）、砂粒（粒径为0.075

~2mm）、粉粒（粒径为0.005

~0.075mm）和黏粒（粒径<0.005mm）。

我们把土中各组粒径土粒的分配情况称为土的颗粒级配。通常把粗细土粒搭配良好的土称为级配良好的土。这种土中较粗颗粒间的孔隙被较细颗粒填充，易被压实，因而土的密实度较好，其强度和稳定性也较好，透水性和压缩性较小，可用作路基、堤坝或其他土建工程的填方土料。2.2.2

土中水

组成土的第二种主要成分是土中水。在自然条件下，土中总是含水的。土中水可以处于液态、固态或气态。土中细粒越多，即土的分散度越大，水对土的性质的影响也越大。

存在于土粒矿物的晶格内或是参与矿物构造中的水称为结晶水或矿物内部结合水，它只有在比较高的温度（>105℃）下才能化为气态水而与土粒分离。从土的工程性质上分析，可以把结晶水作为矿物的一部分。因此，建筑工程中讨论的土中水，主要是以液体形式存在的结合水和自由水。1.结合水结合水是指受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水，这种电分子吸引力高达几千到几万个大气压，使水分子和土粒表面牢固地黏结在一起。处于土颗粒表面水膜中的水，受到表面引力的控制而不服从静水力学规律，其冰点低于零度。（1）强结合水

强结合水存在于最靠近土颗粒表面处，工程上又称为吸着水。其水分子和水化离子排列非常紧密，以致于密度大于1，并有过冷现象（即温度降到零度以下也不发生冻结现象）。强结合水在外力作用下很难被排出，但是在高温下则比较容易蒸发掉。黏性土中只有强结合水存在时，才呈固体状态。（2）弱结合水

弱结合水是指距土粒表面较远地方的结合水，又叫薄膜水。弱结合水紧靠强结合水的外围，仍然受到土粒的电分子引力作用。但是，随着弱结合水离土粒表面越来越远，电分子引力逐渐减小，远到不受引力作用时则过渡到自由水。2.自由水

存在于土粒表面电场影响范围以外的水称为自由水。自由水的性质与普通水一样，能传递静水压力和溶解盐类，冰点为0℃。自由水按其移动所受作用力的不同而分为重力水和毛细水。（1）重力水

重力水是指在土孔隙中受重力作用能自由流动的水，它存在于地下水位以下的透水层中。重力水在土的孔隙中流动时能产生渗透力，带走土中细颗粒，而且还能溶解土中的盐类。这两种作用会使土的孔隙增大，压缩性提高，抗剪强度降低。（2）毛细水毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。毛细水存在于地下水位以上的透水层中。2.2.3土中气体

土中气体有两种形式，一种与大气相通，它对土的工程性质影响不大；另一种与大气隔绝，在土的孔隙中被水封闭着。这种气体降低了土的透水性，增大了土的弹性和压缩性，对土的性质有较大影响。课题2土的成因、组成、结构和构造2.1土的成因2.2土的组成2.3土的结构和构造2.3.1土的结构

土的结构是指由土粒（或团粒）的大小、形状、相互排列及其联结关系等形成的综合特征。土的结构是在成土的过程中逐渐形成的，它反映了土的成分、成因等对土的工程性质的影响。土的结构按其颗粒的排列和联结可分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种。1.单粒结构

单粒结构是由粗大土粒在水中或空气中下沉而形成的，土颗粒相互间有稳定的空间位置，表现为碎石类土和砂类土的结构特征。其特点是土粒间没有联结存在，或联结非常微弱，可以忽略不计。

疏松状态的单粒结构在荷载作用下，特别是在振动荷载作用下会趋向密实，土粒移向更稳定的位置，同时产生较大的变形。密实状态的单粒结构在剪应力作用下会发生剪胀，即体积膨胀，密度变松。单粒结构的土，由于其土粒排列紧密，在动、静荷载作用下都不会产生较大的沉降，所以强度较大，压缩性较小，一般是良好的天然地基。具有疏松单粒结构的土，其骨架是不稳定的，当受到震动及其他外力作用时，土粒易发生移动，土中孔隙减少，变形较大。因此，这种土层如未经处理一般不宜作为建筑物地基或路基。2.蜂窝状结构

蜂窝结构主要是由粉粒或细砂粒组成土的结构形式。粒径为0.005~0.075mm的土粒在水中沉积时，基本上是单个颗粒下沉，在下沉过程中，碰上已沉积的土粒时，如土粒间的引力相对自重而言已经足够大，则此颗粒就停留在最初的接触位置上不再下沉，逐渐形成土粒链。土粒链组成弓架结构，形成具有很大孔隙的蜂窝状结构，如图1-10所示。这种结构的土可承担一般的水平静荷。当其承受较高水平荷载或动力荷载时，其结构将破坏，导致严重的地基沉降。3.絮状结构

絮状结构是细小的黏粒（粒径<0.005mm）或胶粒（粒径<0.002mm）组成的，其重力作用很小，能够在水中长期悬浮，不因自重而下沉。土粒互相聚合，以边－边、面－边的接触方式形成絮状物下沉，并与已沉积的絮状颗粒接触，形成类似蜂窝而孔隙更大的絮状结构，如图所示。

具有絮状结构的黏性土，其土粒之间的联结强度（结构强度）往往由于长期的固结（压密）作用和胶结作用而得到加强。因此，集粒间的联结特征是影响这一类土工程性质的主要因素之一。2.3.2土的构造

在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分颗粒之间相互关系的特征称为土的构造。土的构造是指土层的层理、裂隙及大孔隙等宏观特征，亦称宏观结构。土的最主要构造特征就是成层性，即层理构造，它是在土的生成过程中，由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同，而沿竖向呈现的成层特征，常见的有水平层理构造和交错层理构造。

根据土的构造特性，将土的构造分为层状构造（又可细分为水平层理和交错层理）、分散构造（如砂、砾石、卵石等）和裂隙构造（如黄土等黏性土）。

土体的构造特征决定了土中存在一定的裂隙和孔洞。裂隙的存在会大大降低土体的强度和稳定性，增大透水性，对工程不利。土中的包裹物（如腐殖物、贝壳、结核体等）以及天然或人为的孔洞都会造成土体的不均匀，影响到土的工程特性。课题3土的物理性质3.1土的物理性质指标3.2土的物理状态指标

如前所述，土是由三相物质组成的一个有机体系，土中三相组成之间的质量和体积的比例关系即土的物理性质指标，它们对评价土的工程性质有重要的意义。土的物理性质指标通常分为两类，一类是通过实验实际测定的指标，又称实测指标，这类指标主要有土的密度与重度、土粒相对密度、土的含水率等；一类是基于实测指标导出的指标，如土的各种孔隙含量指标、土中含水程度指标以及不同情况下土的密度和重度指标等。在具体介绍土的物理性质指标之前，先约定一下后面将要使用的各种符号的意义，如图1-12所示。课题3土的物理性质3.1土的物理性质指标3.2土的物理状态指标3.1.1实测指标1.土的密度与重度

土的密度是指天然状态下单位体积土的质量，用符号ρ表示，单位为g/cm³或kg/m³，即

土的重度是指单位体积土受到的重力，又称土的重力密度，用符号γ表示，单位为kN/m³，其值等于土的密度乘以重力加速度g，工程中通常取g=10m/s²，即

土的天然密度的大小取决于其矿物组成、孔隙大小和含水情况，综合反映了土的物质组成和结构特征。土越密实，含水量越高，则天然密度就越大，反之就越小。自然状态下土的密实程度与含水量变化较大，故土的天然密度变化也较大。

土的密度通常在实验室中采用环刀法测量。3.1.1实测指标2.土粒相对密度

土粒相对密度是土粒质量与同体积4℃纯水的质量之比，用符号

表示，无量纲，即

式中

——土粒密度，单位为g/cm³；

——4℃纯水的密度，一般取1kg/m³或1g/cm³；

土粒相对密度取决于土的矿物成分和有机质含量。一般砂土的相对密度在2.65左右，黏性土的相对密度在2.7左右。

土粒相对密度可用比重瓶法测量。3.1.1实测指标

3.土的含水率

在天然状态下，土中水的质量与土粒质量之比称为土的含水率，以百分比表示，符号为w，即

含水率是标志土的湿度的一个重要指标。天然土层的含水率变化较大，一般干砂土的含水率接近于0，而饱和砂土的含水率可高达40%；黏性土处于坚硬状态时，含水率可小于30%，而处于流塑状态时，含水率可超过60%。一般情况下，同一类土含水率越高，其强度越低。

土的含水率一般采用烘干法测定。3.1.2土的导出指标1.表示土中孔隙含量的指标（1）土的孔隙比e土的孔隙比是指土中孔隙体积与土粒体积之比，用小数表示，即土的孔隙比用来评价土的密实程度。e

<

0.6时，表明土为低压缩性密实土；e

>

1.0时，表明土为高压缩性的疏松土。（2）土的孔隙率n土的孔隙率又称土的孔隙度，是指土中孔隙体积与土的总体积之比，用百分数表示，即土的孔隙率主要取决于土的结构状态，其数值一般为30%

~

60%。其中，砂土的孔隙率通常要小于黏性土的孔隙率。2.表示土中含水程度的指标

表示土中含水程度的另一个指标是土的饱和度，是指土的孔隙中所含水的体积与土中孔隙的体积之比，用表示，以百分数计，即（1-7）饱和度可以反映土体孔隙中含水的程度，其数值范围为0~100%。干土的饱和度为零，而饱和土的饱和度为100%。工程实际中，饱和度主要用于表示砂土的含水状况（或湿度），按饱和度大小不同，常将砂土划分为如下三种含水状况：

<50%稍湿50%≤

≤80%很湿

>80%

饱和工程实际中，一般不用饱和度评价黏性土的湿度。黏性土主要含结合水，结合水膜厚度的变化将引起土的体积的膨胀或收缩，从而改变原状土中孔隙的体积。另外，由于结合水的密度大于1g/cm³，而计算饱和度时，水的密度取1.0g/cm³。因此，最终计算得到的饱和度值常大于100%，显然与实际不符。3.不同情况下土的密度与重度（1）土粒密度单位体积内土粒的质量，称为土粒密度，符号为

，单位为g/cm³或kg/m³，即（2）土的干密度与干重度

干密度是指土的孔隙中完全没有水时，单位体积中固体颗粒部分的质量，用符号

表示，单位为g/cm³或kg/m³，即干密度在工程上通常作为评定土体紧密程度的标准，以控制填土工程的施工质量。其值越大，说明土越密实，反之说明土越疏松。土的干密度范围一般在1.3

~

1.8g/cm³之间。干重度是单位体积无水土体受到的重力，用符号

表示，单位为kN/m³。干重度与干密度的关系如下：

饱和密度是指土的孔隙完全被液体水充满时单位体积土的质量，用符号

表示，单位为g/cm³或kg/m³，即（3）土的饱和密度与饱和重度式中

——水的密度，一般取1g/cm³。饱和重度是单位体积饱和土所受到的重力，用

表示，单位为kN/m³。饱和重度与饱和密度的关系如下：（4）土的浮重度

处在水面以下的土，考虑土粒受浮力作用时，单位体积土粒所受重力减去浮力后的重度称为土的浮重度，用

表示，单位为kN/m³，即式中

——水的重度，一般取10kN/m³对于同一种土而言，土的天然重度、干重度、饱和重度、浮重度在数值上有如下关系：

3.2土的物理状态指标土的物理状态指标主要包括密实度、稠度、灵敏度等。对于无黏性土，主要关注其密实度；对于黏性土，主要关注其稠度。1.无黏性土的密实度

无黏性土一般是指砂（类）土和碎石（类）土。这两大类土中一般黏粒含量甚少，不具有可塑性，呈单粒结构。这两类土的物理状态主要决定于土的密实程度。无黏性土呈密实状态时，强度较大，是良好的天然地基；呈松散状态时则是一种软弱地基，尤其是饱和的粉土、细砂土的稳定性很差，在振动荷载作用下，可能发生液化。（1）砂土的密实度

砂土的密实度可用天然孔隙比来衡量，但砂土的密实程度并不仅仅取决于孔隙比，在很大程度上还取决于土的级配情况。同样孔隙比的砂土，当颗粒不均匀时较密实，当颗粒均匀时较疏松。为了同时考虑孔隙比和级配因素，特引入砂土相对密实度的概念。

相对密实度是最疏松状态的孔隙比和天然状态孔隙比之差与最疏松状态的孔隙比和最密实状态孔隙比之差的比值，即式中emax——砂土的最大孔隙比；emin——砂土的最小孔隙比；e——砂土在天然状态下的孔隙比。Dr越接近1，越密实；越接近0，越松散。emin一般采用“振击法”测定，emax一般用“松砂器法”测定。通常，砂土的相对密实度的实用表达式为

根据砂土的相对密实度，可将砂土划分为密实、中密和松散三种状态，具体划分标准如表所示。密实状态密实中密松散相对密实度0.67≤<10.33≤<0.670≤<0.33由于砂土较难采取原状土样，天然孔隙比不易测定，所以采用《建筑地基基础设计规范》规定采用标准贯入试验锤击数N63.5来划分砂土的密实度，具体如表1-2所示。其中，N63.5的意义是：用质量为63.5kg的重锤，按76cm落距自由落下，将贯入器竖直击入土中30cm所需要的锤击次数。

砂土的密实度对其工程性质具有重要的影响。密实的砂土具有较高的强度和较低的压缩性，是良好的建筑物地基；但松散的砂土，尤其是饱和的松散砂土，不仅强度低，且水稳定性很差，容易产生流砂、液化等工程事故。

碎石土难以将贯入器打入土中，可用重型圆锥动力触探锤击数N63.5来划分密实度，如表所示。重型圆锥动力触探试验锤击数N63.5密实度重型圆锥动力触探试验锤击数N63.5密实度N63.5≤5松散10<N63.5≤20中密5<N63.5≤10稍密N63.5>20密实注：①本表适用于平均粒径小于等于50mm且最大粒径不超过100mm的卵石、碎石、圆砾、角砾。

②表内N63.5为经综合修正后的平均值。（2）碎石土的密实度

对于平均粒径大于50mm或最大粒径大于100mm的碎石土，由于其颗粒较粗，更不易取得原状土样，也难以进行触探试验。对于这类土可在现场进行观察，根据骨架颗粒的含量、排列、可挖性以及可钻性来鉴别，如表所示。密实度骨架颗粒含量及排列可挖性可钻性密实骨架颗粒含量大于总重的70%，呈交错排列，连续接触镐锹挖掘困难，用撬棍方能松动，井壁较稳定钻进极困难；冲击钻探时钻杆和吊锤跳动剧烈；孔壁较稳定中密骨架颗粒含量大于总重的60%~70%，呈交错排列，大部分不接触镐锹可挖掘，井壁有掉块现象钻进极困难；冲击钻探时钻杆和吊锤跳动剧烈；孔壁有时坍塌稍密骨架颗粒含量小于总重的55%~60%，排列混乱，大部分不接触锹可以挖掘；井壁易坍塌钻进较容易；冲击钻探钻杆和吊锤跳动不明显；孔壁易坍塌松散骨架颗粒含量小于总重的55%排列十分混乱，绝大部分不接触锹易挖掘；井壁极易坍塌钻进较容易；冲击钻探钻杆无跳动；孔壁极易坍塌2.黏性土的稠度、灵敏度和触变性（1）黏性土的稠度

稠度是黏性土因含水多少而表现出的稀稠软硬程度，而稠度状态是指黏性土因含水多少而呈现出的不同的物理状态。土的稠度状态根据含水率的不同划分为固态、塑态和流态三种状态，其特点如下：1）固态特点：含水量相对较少，土粒间主要以强结合水连结，比较牢固，土质坚硬，力学强度高，土体形状大小固定。2）塑态特点：含水量比固态多，土粒间主要以弱结合水连结，在外力作用下容易产生变形，可揉塑成任意形状不破裂、无裂纹，去掉外力后仍能保持所得形状。3）流态特点：含水量继续增加，粒间主要以液态水占据，连结极微弱，几乎丧失抵抗外力的能力，强度极低，不能维持一定的形状，土体呈泥浆状，受重力作用即可流动。上面三种稠度状态中的每一种还可以进一步细分为两种稠度状态，如表1-5所示。另外，将黏性土由一种状态过渡到另一种状态的分界含水量称为界限含水量或稠度界限。例如，固态与半固态的界限含水量称为缩限含水量，简称缩限，用ws表示；半固态与可塑态的界限含水量称为塑限含水量，简称塑限，用wp表示。稠度状态特征稠度界限体积缩小方向含水率减小方向流态流液状态土呈液体状、薄层状流动

黏流状态土似黏滞液体，呈厚层状流动

塑态黏塑状态土具有塑性体性质，可塑成任意形状，且能黏着于其他物体上

稠塑状态土具有塑性体性质，可塑成任意形状，但不能黏着于其他物体上固态半固体状态土近似固体，力学强度较大，形状固定，不能揉塑变形

固体状态土具有固体性质，力学强度高，形状大小固定

体积不变

稠度状态能说明黏性土的强度与压缩性：处于坚硬与硬塑状态的土，土质较坚硬，强度较高且压缩性较低（变形量较小）；处于流塑态与软塑态的土，土质软弱且压缩性较高；处于可塑态的土，其性质介于前二者之间。（2）灵敏度灵敏度反映黏性土结构性的强弱以及受扰动后结构变化的敏感程度。其定义为式中

——黏性土的灵敏度；

——原状土的无侧限抗压强度（kPa）。无侧限抗压强度是指试样在无侧向压力条件下，抵抗轴向压力的极限强度；

——与原状土密度、含水量相同，结构完全破坏的重塑土的无侧限抗压强度。根据灵敏度情况，土可以分为六类，如表1-6所示。表1-6土的灵敏度分类≤11<≤22<≤44<≤88<≤16>16不灵敏低灵敏中等灵敏灵敏很灵敏流动土的灵敏度越高，其结构性越高，受扰动后土的强度降低就越多，施工时应特别注意保护基槽，使结构不受扰动，从而避免降低地基强度。（3）触变性

触变性是指当黏性土结构受扰动时，土的强度降低，但静置一段时间，土的强度又重新增加，这种性质称为土的触变性。

饱和黏性土的结构受到扰动，导致强度降低，但当扰动停止后，土的强度又随时间而逐渐（部分）恢复。在黏性土中沉桩时，往往利用振捣的方法，破坏桩侧土与桩尖土的结构，以降低沉桩的阻力。但在沉桩完成后，土的强度可随时间部分恢复，使桩的承载力逐渐增加，这就是利用了土的触变性机理。课题4地基岩土的工程分类

地基岩土的分类方法很多，作为建筑物地基的岩土，主要根据它们的工程性质和力学性能分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土等。 `1.岩石1）根据岩石的坚硬程度分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩，见表1-7。名称特征代表性岩石硬质岩坚硬岩锤击声清脆，有回弹，振手，难击碎，基本无吸水反应花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、片麻岩、石英岩、石英砂岩、硅质石灰岩等

较硬岩锤击声较清脆，有轻微回弹，稍振手，较难击碎，有轻微吸水反应1.微风化的坚硬岩；2.未风化或微风化的大理岩、岩板等软质岩较软岩锤击声不清脆，无回弹，较易击碎，指甲可划出印痕1.中风化的坚硬岩和较硬岩；2.未风化或微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩等软岩锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎；浸水后，可捏成团1.强风化的坚硬岩和较硬岩；2.中风化的较软岩；3.未风化或微风化的泥质砂岩、泥岩等极软岩

锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成团1.风化的软岩；2.全风化的各种岩石；3.各种半成岩2）根据岩石的风化程度分为未风化岩、微风化岩、弱风化岩、强风化岩和全风化岩石，见表1-8。名称特征

未风化岩结构构造未变，岩质新鲜微风化岩结构构造、矿物色泽基本未变，部分裂缝面有铁锰质渲染弱风化岩

结构造部分破坏，矿物色泽有较明显变化，裂隙面出现风化矿物或出现风化夹层强风化岩

结构构造出现大部分破坏，矿物色泽有较明显变化,长石、云母等多风化成次生矿物全风化岩结构构造全部破坏3）岩石根据完整程度划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎。名称

颗粒形状

粒组含量漂石圆形及亚圆形为主粒径大于200mm的颗粒含量超过全重的50%块石棱角形为主卵石圆形及亚圆形为主粒径大于20mm的颗粒含量超过全重的50%碎石棱角形为主圆砾圆形及亚圆形为主粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50%角砾棱角形为主2.碎石土粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土，称为碎石土。根据粒组含量和颗粒形状划分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾。碎石土的分类见表1-9。注：分类时应根据粒组含量栏从上到下以最先符合者确定。名称粒组含量名称

粒组含量砾砂粒径大于2mm的颗粒占全重的25%~50%细砂粒径大于0.075mm的颗粒超过全重的85%粗砂粒径大于0.5mm的颗粒超过全重的50%粉砂粒径大于0.075mm的颗粒超过全重的50%中砂粒径大于025m的颗粒超过全重的50%

3.砂土

粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50%，及粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重的50%的土为砂土。根据粒组含量分为砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂，砂土的工程分类见表1-10。注：分类时应根据粒组含量栏从上到下以最先符合者确定。4.粉土

塑性指数Ip≤10及粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土，称为粉土。5.黏性土

塑性指数Ip>10的土称为黏性土。黏性土分布面积广，为最常见的一种土。塑性指数10<Ip≤17为粉质黏土；Ip>17为黏土。根据液性指数，黏性土可分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑状态。（1）素填土

素填土的物质成分比较单一，多是山丘、高地挖方后在低洼处回填，由碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成。回填时未做压实加密处理的土质疏松且不均匀，在水浸湿的情况下易发生湿陷性沉降。经人工分层压实的填土称为压实填土。6.人工填土

人工填土是指由于人类活动而堆填的土。包括素填土和压实填土、冲填土、杂填土。（2）冲填土

冲填土的物质成分比较复杂，是水力冲填泥砂形成的填土；多以粉土、黏性土为主，属欠固结的软弱土，若为中砂以上的粗颗粒形成，则不属于软土。（3）杂填土

杂填土多是覆盖在城市区域地表的人工杂物，包括砖石瓦块等建筑垃圾、工业废料和生活垃圾等。这类土质物理成分复杂、均匀性差、堆积时间不同，故用作地基时应慎重对待。课题5建筑场地的工程地质勘察5.1工程地质勘察的目的与内容5.2工程地质勘察报告课题5建筑场地的工程地质勘察5.1工程地质勘察的目的与内容5.2工程地质勘察报告5.1工程地质勘察的目的与内容5.1.1工程地质勘察的目的

工程地质勘察的目的就是运用各种勘察技术手段，根据建设工程的要求，查明、分析、评价建筑场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件，为建筑场地的选择、地基基础的设计和施工提供所需的基本资料，有时还可用来分析工程事故。

建筑场地地形平坦，地表土坚实，并不能保证地基土均匀与坚实。优良的设计方案。必须以准确的工程地质资料为依据。地基土层的分布、土的松密、压缩性高低、强度大小、均匀性、地下水埋深及水质、土层是否会液化等条件都关系着建筑物的安危和正常使用。结构工程师只有对建筑场地的工程地质资料全面深入的研究，才能做出好的地基基础设计方案。5.1.2不同阶段的勘察内容与要求

建筑场地的岩土工程勘察，应在搜集建筑物或构筑物（以下简称建筑物）上部荷载功能特点、结构类型、基础形式、埋置深度和变形限制等方面资料的基础上进行。

建筑场地的岩土工程勘察宜分阶段进行，可行性研究勘察应符合选择场址方案的要求；初步勘察应符合初步设计的要求；详细勘察应符合施工图设计的要求；场地条件复杂或有特殊要求的工程，宜进行施工勘察。

场地较小且无特殊要求的工程可合并勘察阶段。当建筑物平面布置已经确定，且场地或其附近已有岩土工程资料时，可根据实际情况，直接进行详细勘察。1.可行性研究勘察（规划性勘察、选址勘察）

可行性研究勘察的目的是取得选择场址所需的主要岩土工程地质资料，对拟建场地的稳定性和适宜性做出工程地质评价和方案比较。这一阶段勘察工作的主要任务有以下几个方面：1）搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产、当地的工程地质、岩土工程和建筑经验等资料；2）在充分收集和分析已有资料的基础上，通过踏勘了解场地的地层、构造、岩性、不良地质作用和地下水等工程地质条件；3）当拟建场地工程地质条件复杂，已有资料不能满足要求时，要根据具体情况进行工程地质测绘和必要的勘探工作；4）当有两个或两个以上拟选场址时，应进行比较分析。

根据我国的建设经验，在选择场址时一般宜避开下列地区或地段：①不良地质现象发育且对场地稳定性有直接危害或潜在威胁，如有大滑坡、强烈发育岩溶、地表塌陷、泥石流及江河岸边强烈冲淤区等；②地震基本烈度较高，可能存在地震断裂带及地震时可能发生滑坡、山崩、地表断裂的场地；③洪水或地下水对建筑场地有严重不良影响；④地下有尚未开采的有价值矿藏或未稳定的地下采空区2.初步勘察

初步勘察是在建设场址选定批准后进行的。初步勘察的目的是对场地内拟建建筑地段的稳定性做出岩土工程评价，为总平面图布置取得足够地质资料，对主要建筑物的地基基础方案及不良地质现象的防治方案提供地质资料。这一阶段勘察工作的主要任务有以下几个方面：1）搜集拟建工程的有关文件、岩土工程资料以及工程场地范围的地形图；2）初步查明地质构造、地层结构、岩土工程特性、地下水埋藏条件；3）查明场地不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势，并对场地的稳定性作出评价；4）对抗震设防烈度等于或大于6°的场地，应对场地和地基的地震效应做出初步评价；5）季节性冻土地区，应调查场地土的标准冻结深度；6）初步判定水和土对建筑材料的腐蚀性；7）高层建筑初步勘察时，应对可能采取的地基基础类型、基坑开挖与支护、工程降水方案进行初步分析评价。3.详细勘察

详细勘察在初步设计完成以后进行，直接为设计施工图提供资料。对于有建筑经验的地区、小型工程和现有项目的扩建工程一般可直接进行这一阶段的勘察工作。详细勘察的目的是针对具体建筑物地基或具体工程的地质问题，为施工图设计和施工（地基处理、基坑开挖、基坑支护等）提供可靠的工程地质资料。因此，详细勘察应按单体建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参数；对建筑地基做出岩土工程评价，并对地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用的防治等提出建议。这一阶段勘察工作的主要任务有以下几个方面：1）搜集附有坐标和地形的建筑总平面图、场区的地面整平标高、建筑物的性质、规模、荷载、结构特点、基础形式、埋置深度、地基允许变形等资料；2）查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案和建议；3）查明建筑范围内各岩土层的类型、深度、工程特性，分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力；4）对需进行沉降计算的建筑物，提供地基变形计算参数，预测建筑物的变形特征；5）查明暗藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物；6）查明地下水埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度；7）在季节性冻土地区，提供场地土的标准冻结深度；8）判定水和土对建筑材料的腐蚀性。4.施工勘察

施工勘察不是一个固定的勘察阶段，应根据工程需要而定。施工勘察的目的是与设计、施工单位一起，解决与施工有关的工程地质问题。它不仅包括施工阶段的勘察工作，还包括可能在施工完成后进行的勘察工作。一般而言，当出现下列情况时应进行施工勘察：1）在复杂地基上修建较重要的建筑物时；2）基槽开挖后，地质条件与原勘察资料不符，有可能要做较大设计修改时；3）深基础设计及施工中需要进行测试工作时；4）选择地基处理方案，需进行设计和检验工作时；5）需进一步查明及处理地基中的不良地质现象，如溶洞、土洞等；6）对施工中出现的边坡失稳等问题需进行观测和处理时。当需进行基坑开挖、支护和降水设计时，勘察工作应包括基坑工程勘察的内容。根据岩土工程条件，判定开挖、降水可能发生的问题和需要采取的支护措施，必要时尚应在施工阶段进行补充勘察。课题5建筑场地的工程地质勘察5.1工程地质勘察的目的与内容5.2工程地质勘察报告5.2工程地质勘察报告

在野外勘察工作和室内土样试验完成后，将工程地质勘察纲要、勘探孔平面布置图、钻孔记录表、原位测试记录表、土的物理力学试验成果、勘察任务委托书、建筑平面布置图及地形图等有关资料汇总，并进行整理、检查、分析、鉴定，经确定无误后编制成工程地质勘察成果报告。提供建设单位、设计单位和施工单位使用，是存档长期保存的技术资料。1.文字部分

包括勘察目的、任务、要求和勘察工作概况；拟建工程概述；建筑场地描述（如场地位置、地形地貌、地质构造、不良地质现象的描述与评价）及地震基本烈度；建筑场地的地层分布、结构、岩土的颜色、密度、湿度、均匀性、层厚；地下水的埋藏深度、水质侵蚀性及当地冻结深度；各土层的物理力学性质、地基承载力和其他设计计算指标；建筑场地稳定性与适宜性的评价；建筑场地及地基的综合工程地质评价；结论与建议；根据拟建工程的特点，结合场地的岩土性质，提出的地基与基础方案设计建议；推荐持力层的最佳方案、建议采用何种地基加固处理方案；对工程施工和使用期间可能发生的岩土工程问题，提出预测、监控和预防措施的建议。5.2.1工程地质勘察报告的基本内容2.图表部分

一般工程勘察报告书中所附图表有下列几种：勘探点平面布置图；工程地质剖面图地质柱状图或综合地质柱状图；室内土工试验成果表；原位测试成果图表（如现场载荷试验、标准贯人试验等）；其他必要的专门土建和计算分析图表。1.工程地质勘察报告的编制

地基勘察工作的最终成果是以报告书的形式提出的。勘察工作结束后，将取得的野外工作和室内试验的记录和数据，以及搜集到的各种直接和间接资料进行分析整理、检查校对、归纳总结后，做出建筑场地的工程地质评价。以简要明确的文字和图表编成报告书。

岩土工程勘察报告应资料完整、真实准确、数据无误、图表清晰、结论有据、建议合理、便于使用和长期保存，并应因地制宜，重点突出，有明确的工程针对性。

岩土工程勘察报告应根据任务要求、勘察阶段、工程特点和地质条件等具体情况编写，并应包括下列内容：5.2.2勘察报告的阅读与使用1）勘察目的、任务要求和依据的技术标准；2）拟建工程概况；3）勘察方法和勘察工作布置；4）场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性；5）各项岩土性质指标，岩土的强度参数、变形参数、地基承载力的建议值；6）地下水埋藏情况、类型、水位及其变化；7）土和水对建筑材料的腐蚀性；8）可能影响工程稳定的不良地质作用的描述和对工程危害程度的评价；9）场地稳定性和适宜性评价。

岩土工程勘察报告应对岩土利用、整治和改造的方案进行分析论证，提出建议；对工程施工和使用期间可能发生的岩土问题进行预测，提出监控和预防措施的建议。成果报告应附下列图件：1）勘探点平面布置图；2）工程地质柱状图；3）工程地质剖面图；

2.勘察报告的阅读与使用

阅读勘察报告的目的在于掌握场地的工程地质条件，以便正确加以利用。因此，必须重视勘察报告的阅读与使用，阅读的步骤和重点如下；1）全面仔细阅读勘察报告的内容，了解勘察结论和计算指标的可靠程度，进而判断报告的建议对本工程的适用性，防止只注重个别数据和结论的做法；2）根据工程特点和要求，核对钻孔布置、钻孔深度、取样数量等是否符合有关规范的要求；3）复核土工试验是否合理，地基基础设计和施工所需数据是否齐全，是否满足设计和施工的要求；4）地质剖面图中钻孔点地面标高，钻孔深度，各土层的名称、厚度、坡度等分布情况；勘探点平面布置图中钻孔位置，剖面线及位置；与剖面图对应，了解整个拟建场地的土层分布情况；根据土的各项指标，比较各层土的特性，是否有薄弱部位等；5）地下水的埋藏条件、有无侵蚀性、地下水位及变化规律；6）根据工程地质评价、结论和建议，结合工程的具体情况，合理确定持力层、基础类型、地基处理方法、基础施工方案等。单元2土方工程课题2基坑工程课题1土方工程量计算及土方调配单元2土方工程课题2基坑工程课题1土方工程量计算及土方调配

土方工程在施工前，必须先进行土方工程量的计算。但是由于各种土方工程的外形复杂而且也很不规则，所以要想精确的计算出土方工程量往往比较困难。因此，我们在进行土方工程量计算时，都将其假设或是划分为一定的几何形状，并且采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算。课题1土方工程量计算及土方调配课题1土方工程量计算及土方调配1.1基坑（基槽）土方量计算1.2场地平整土方量计算1.3土方调配1.4土方填筑与压实

1.5土方工程季节性施工1.1基坑（基槽）土方量计算

基坑土方量可以按照几何中的棱柱体（由两个平行的平面做底的一种多面体）体积计算，如图2-1所示。即：

式中V

—基坑土方量（m3）；

H

—基坑深度（m）；A1、A2—基坑上、下两层底面面积（m2）；

A0—基坑中截面面积（m2）。

1.1基坑（基槽）土方量计算

基槽和路堤的土方量可以按长度方向划分为若干段后，再用与上面同样的方法进行计算，如图2-2所示。式中V1——第一段的土方量（m3）；L1——第一段的长度（m）。将各段土方量相加即可得到总土方量，即：式中V1、V2……Vn——各分段的土方量（m3）。1.2场地平整土方量计算

场地平整是将自然地面通过人工或机械挖填平整改造成设计要求的平面。场地设计平面通常由设计单位在总图竖向设计中确定。通过设计平面的标高和自然地面的标高之差,可以得到场地各点的施工高度（填挖高度），由此可计算出场地平整的土方量。1.2.1确定场地设计标高

对于较大面积的场地平整（如工业厂房和住宅区场地、车站、机场、运动场等），正确选择设计标高是十分重要的。选择场地设计标高时，应尽可能满足下列要求：1）场地以内的挖方和填方应达到相互平衡，以降低土方运输费用；2）尽量利用地形，以减少挖方数量；3）符合生产工艺和运输的要求；4）考虑最高洪水位的影响。1.2.2场地土方量计算

场地平整土方量的计算有方格网法和横截面法，可根据地形具体情况采用。这里主要介绍方格网法。

方格网法适用于地形比较平缓或是台阶宽度比较大的地段。计算起来较为复杂，但计算精度较高。计算步骤如下：1.划分方格网并计算各方格角点施工高度

根据已有的地形图（一般采用1：500地形图）将所要计算的场地划分为若干个方格网，划分时尽量与测量的纵、横坐标网相对应。方格网一般采用20m×20m

~40m×40m，将设计标高和自然地面标高分别标注在方格点的右上角和右下角。将设计地面标高与自然地面标高之差，也就是各角点的施工高度（挖或填），填在方格点的左上角。挖方为负，填方为正。式中hn

——角点施工高度（“+”为填，“－”为挖）；Hn

——角点设计标高；H

——角点自然地面标高。

在一个方格网内若要同时存在挖方和填方时，需要先算出挖填方的分界点，即零点的位置，并将其标注在方格网上。连接零点所得为零线，它是挖方区与填方区的分界线（图2-3）。2.计算零点位置

；

式中x1、x2——角点至零点的距离（m）；h1、h2——相邻两角点的施工高度（m），均采用绝对值；a

——方格网的边长（m）。

在实际工程中，也可采用图解法直接求出零点位置，如图2-4所示。方法是用尺在各角上标出相应比例，用尺相连，与方格交点即为零点位置。这种方法甚为方便，又可避免计算或查表时出现错误

3.计算方格土方工程量按方格网底面积图形和表2-1中计算公式，计算每个方格内的挖方或填方量。

注：a

——方格网的边长（m）；b、c

——零点到一角的边长（m）；h1、h2、h3、h4——方格网四角点的施工高程（m），用绝对值代入；∑h

——填方或挖方施工高程的总和（m），用绝对值代入；V

——挖方或填方。4.计算边坡土方量

如图2-5所示为一场地边坡的平面示意图。计算边坡土方量时，可将要计算的边坡划分为两种近似的几何形体，一种为三角棱锥体，另一种为三角棱柱体。图2-5场地边坡平面图（1）三角棱椎体边坡体积

例如图2-5中的①，体积计算为：式中l1——边坡①的长度；A1——边坡①的端面积，即

h2——角点的挖土高度；m——边坡的坡度系数，

（2）三角棱柱体边坡体积例如图2-5中的④，体积计算为：当两端横断面面积相差很大的情况下，则：式中l4

——边坡④的长度；A1、A2、A0——边坡④两端及中部的横断面面积，算法同上5.计算土方总量

将挖方区（或填方区）所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。【例2-1】厂房场地平整，部分方格网如图2-6所示。方格边长为20m×20m，试计算挖填总土方工程量。【解】（1）划分方格网、标注高程

根据图2-6方格各角点的设计地面标高和自然地面标高，计算各方格角点的施工高度，例如，角点4的施工高h4=34.94－34.82=+0.12（m），其余各点均以此类推计算，结果标于图中（图2-7）。

图2-6方格角点标高、方格编号、角点编号图（图中I、Ⅱ、Ⅲ等为方格编号；1、2、3等为角点号）（2）计算零点位置从图2-7可知，1~2线、2~7线、3~8线三条方格边两端的施工高度符号不同，说明在此方格边上有零点存在。由

可得：1~2线2~7线3~8线9点、15点本身为零点，将各零点标于图上，连接相邻零点即为零线，如图2-7所示。图2-7零线、角点挖、填高度图（3）计算土方工程量方格Ⅱ底面为两个梯形，由表2-1第2项得：根据表2-1，方格Ⅰ底面为三角形和五角形，由表2-1第1、3项得：方格Ⅲ底面为一个梯形和一个三角形，由表2-1第1、2项得方格Ⅷ底面为两个三角形，由表2-1第1项得：方格Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ底面均为正方形，由表2-1第4项得：（4）计算总土方工程量方格网总填土量方格网总挖方量1.3土方调配

土方工程量计算完成后，即可着手土方调配工作。土方调配工作是土方规则设计的一个重要内容。土方调配是使土方运输量或土方运输成本为最低的条件下，确定填、挖方区土方的调配方向和数量，从而达到缩短工期提高经济效益的目的。1.3.1土方调配原则

进行土方调配，必须综合考虑工程和现场情况、有关技术资料、进度要求和土方施工方法以及分期分批施工的土方堆放和调运问题，经过全面研究，确定调配原则之后，方可进行土方调配工作。土方调配原则如下：1）应力求达到挖、填平衡和运输量最小的原则，以降低成本；2）应考虑近期施工与后期利用相结合的原则；3）尽可能与大型地下建筑物的施工相结合；4）调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作面大小的要求，使土方机械和运输车辆的效率能得到充分发挥。1.3.2土方工程施工机械

土方的开挖可借助于人工或机械挖掘。但人工挖掘的劳动强度高、效率低，只适用于工程量小、分散或缺乏挖掘机械的情况，因此土方的运输、填筑、压实等施工过程应尽量采用机械施工，以减轻繁重的体力劳动，加快施工进度。

土方工程施工机械的种类较多，有推土机、铲运机、装载机、单斗挖土机及多斗挖土机和各种辗压、夯实机械等。在房屋建筑工程施工中，尤以推土机、铲运机和单斗挖土机应用最广，也最具有代表性，现就这几种类型机械的性能、适用范围及施工方法作以下介绍。1.3.2土方工程施工机械1.推土机

推土机是场地平整施工的主要机械之一，它实际上为一装有铲刀的拖拉机，可以独立地完成铲土、运土及卸土三种作业。按行走机构可分为履带式和轮胎式两种，履带式推土机附着牵引力大，接地压力小，但机动性不如轮胎式推土机。推土机的推土板一般用液压操纵，除可升降外，还可调整角度。按发动机功率大小可分为大型推土机（235kW或320马力以上），中型推土机（73.5

~235kW或100

~320马力）和小型推土机（73.5kW或100马力以下）三种。图2-8为T-180型履带式推土机外形图。

推土机的操纵灵活，运转方便，所需工作面较小，行驶速度快，易于转移，能爬30°左右的缓坡，因此应用范围较广，多用于场地清理和平整、开挖深度1.5m内的基坑，填平沟坑，以及配合铲运机、挖土机工作等。此外，在推土机后面可安装松土装置，破松硬土和冻土；也可拖挂羊足辗进行土方压实工作。推土机可以推挖一~三类土，经济运距是100m以内，40

~

60m效率最高。（1）推土机作业方法

推土机作业常以切土和推运土为主，切土时应根据土质情况，尽量采用最大切土深度在最短距离（6

~10m）内完成，以便缩短低速运行的时间，然后直接推送到预定地点。回填土和填沟渠时，铲刀不得超过土坡边沿。上下坡坡度不得超过35°，横坡不得超过10°。多台推土机同时作业时，前后距离应大于8m。（2）提高推土机作业效率的措施

推土机的生产效率主要取决于推土刀推移土的体积及切土、推土、回程等工作循环时间。为了提高推土机的生产效率，缩短推土时间和减少土的失散，常用以下几种施工方法：1）下坡推土（图2-9）：推土机顺地面坡度沿下坡方向切土与推土，借助机械本身的重力作用，增加推土能力和缩短推土时间。一般可提高生产效率30%

~40%，但推土坡度应在15°以内，以防后退时爬坡困难。图2-9下坡推土法2）槽形推土（图2-10）：推土机重复多次在一条作业线上切土和推土，使地面逐渐形成一条浅槽，以减少土从铲刀两侧失散，可以增加推土量10%

~30%。槽的深度以1m左右为宜，土埂宽约50cm。当推出多条槽后，再将土埂推入槽内，然后推出。3）并列推土（图2-11）：平整场地的面积较大时，可用2

~3台推土机并列作业，铲刀相距15

~30cm。一般两机并列推土可增大推土量15%

~30%，三机并列推土可增大推土量30%

~40%，但平均运距不宜超过50

~70m，亦不宜小于20m。

4）多刀送土：在硬质土中，切土深度不大，可先将土积聚在一个或多个中间点，然后再整批推送到卸土区，为有效地利用推土机的效率，缩短运土时间，土的堆积距离不宜大于30m，堆土高度以2m为宜。2.铲运机

铲运机是一种能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、整平的土方机械。按行走方式分为自行式铲运机（图2-12）和拖式铲运机（图2-13）两种。按斗容量可分为小斗容量（3m³以下）、中斗容量（3

~14m³）和大斗容量（14m³以上）三种；按铲斗的操纵系统可分为钢丝绳操纵和液压操纵两种。液压操纵铲运机可以强制切土，能切较硬土壤，液压强制关闭斗门减少漏土，操纵机构轻便灵活，已逐渐取代钢丝绳操纵的铲运机。图2-12CL7型自行式铲运机

图2-13C6-2.5型拖式铲运机

铲运机的工作装置是铲斗，铲斗前方有一个能开启的斗门，铲斗前设有切土刀片。切土时，铲斗门打开，铲斗下降，刀片切入土中；铲运机前进时，被切下的土挤入铲斗；铲斗装满土后，提起铲斗，放下斗门，将土运至卸土地点卸土。

铲运机对行驶的道路要求较低，操纵灵活，行驶速度快，生产效率高，运转费用低，在土方工程中常用于大面积场地平整，开挖大型基坑，填筑堤坝和路基等，最宜于开挖含水量不超过27%的一~三类土，硬土需用松土机预松后才能开挖。自行式铲运机适用于运距800

~3500m的大型土方工程施工，运距在800

~1500m范围内时生产效率最高。拖式铲运机适用于运距在80

~800m的土方工程施工，运距在200

~350m时效率最高。（1）铲运机的运行路线

铲运机运行路线应根据填方、挖方区的分布情况并结合当地具体条件进行合理选择。一般有以下两种形式：1）环形路线：当地形起伏不大，施工地段较短时，多采用环形路线，如图2-14a、b所示，环形路线每一循环只完成一次铲土和卸土、挖土和填土交替；挖填之间距离较短时，则可采用大循环路线，如图2-14c所示，一个循环能完成多次铲土和卸土，可减少铲运机的转弯次数，提高工作效率。采用环形路线，为了防止机件单侧磨损，应每隔一定时间按顺、反时针方向交换行驶，避免仅向一侧转弯。2）“8”字形路线：施工地段较长或地形起伏较大时，多采用“8”字形运行路线，如图2-14d所示。这种运行路线，铲运机在上下坡时斜向行驶，一次循环完成两次挖土和卸土作业，装土和卸土沿直线开行时进行，转弯时刚好把土装完或卸完，适用于填筑路基、场地平整工程。“8”字形路线比环形路线运行时间短，减少了转弯和空驶距离。（2）提高铲运机生产率的措施1）下坡铲土法：铲运机利用地形进行下坡铲土，借助铲运机的重力作用加深铲斗切土深度、加大铲土能力，缩短铲土时间。坡度一般为3

~9°，效率可提高25%左右，坡度最大不超过20°，铲土厚度以20cm为宜。平坦地形可将取土地段的一端先铲低，然后保持一定的坡度向后延伸，人为地创造下坡铲土条件。一般保持铲满铲斗的工作距离为15

~20m。在大坡度上用下坡铲土法时，下坡运土应注意放低铲斗以低速前进；铲斗装满后，先关闭斗门，慢慢提斗后前进。2）跨铲法：在坚硬的土内挖土时，铲运机间隔铲土，预留土埂，一般土埂高不大于300mm，宽度不大于拖拉机两履带间的净距，如图2-15所示。由于形成一个土槽，减少了向外的撒土量。铲土埂时，由于增加了两个自由面，铲土阻力减少，达到了“切土快、铲斗满”的效果，比一般的方法可提高效率10%。

图2-15跨铲法A-铲斗宽度B-土埂宽度3）助铲法：在地势平坦、土质较坚硬时，可用推土机在铲运机后面顶推助铲，以加大铲刀切土能力，缩短铲土时间，提高生产率，如图2-16所示。此法的关键是双机要紧密配合，否则达不到预期效果。一般一台推土机配合3

~4台铲运机助铲。推土机在助铲的空隙可兼作松土或平整工作，为铲运机创造作业条件。3.单斗挖土机施工单斗挖土机在土方工程中应用较广，种类很多，可以根据工作的需要，更换其工作装置。按其工作装置的不同，可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲等；按行走方式分履带式和轮胎式两种；按传动方式分为机械传动和液压传动两种，如图2-17所示。图2-17单斗挖掘机a）机械式b）液压式（1）正铲（2）反铲（3）拉铲（4）

抓铲（1）正铲挖掘机

正铲挖掘机的挖土特点是前进向上，强制切土，挖掘力大，生产效率高。一般用于开挖停机面以上含水量不大于27%的一~四类土和经爆破后的岩石和冻土，岩块和冻土块粒径不应大于土斗宽度的1/3。1）挖土方法和卸土方式：根据挖掘机的开挖路线与运输工具的相对位置不同，可分为以下两种：①正向挖土，侧向卸土，如图2-18a所示。即挖土机沿前进方向挖土，运输工具停在侧面装土。此法挖掘机卸土时，动臂回转角度小，运输工具行驶方便，生产效率高，采用较广。②正向挖土，后方卸土，如图2-18b所示。即挖土机沿前进方向挖土，运输工具停在挖土机后方装土。此法所挖的工作面较大，但动臂回转角度较大，生产效率低，运输工具要倒车开入，一般只用来开挖施工区域的进口处以及工作面狭小且较深的基坑。图2-18正铲挖掘机作业方式a）侧向卸土b）后方卸土1-正铲挖掘机2-自卸汽车3）提高生产效率的措施：挖掘机的生产率主要取决于每斗的装土量和每斗作业的循环延续时间。为了提高挖土机生产率，除了工作面高度必须满足装满土斗的要求外，还要考虑开挖方式和运土机械的配合问题，尽量减少回转角度，缩短每个循环的延续时间。①分层挖土：将开挖面按机械的合理挖掘高度分为多层开挖，如图2-19a所示。当开挖面高度不能成为一次挖掘深度的整数倍时，则可在挖方的边缘或中部先开一条浅槽作为第一次挖土运输路线，如图2-19b、c所示，然后再逐次开挖直至基坑底部。这种方法多用于开挖大型基坑或沟渠。

图2-19分层挖土法a）分层挖土b）设导坑分层挖土c）多层挖土Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ挖掘机挖掘位置及分层1、2、3、4-相应汽车装土位置②多层挖土：将开挖面按机械的合理开挖高度分为多层同时开挖，以加快开挖速度，土方可以分层运出，亦可分层递送至最上层用汽车运出，如图2-20所示。这种方法适用于开挖边坡或大型基坑。图2-20多层挖土③中心开挖法：正铲先在挖土区的中心开挖，然后转向两侧开挖，运输汽车按“八”字形停放装土，如图2-21所示。挖土区宽度宜在40m以上，以便汽车靠近装车。这种方法适用于开挖较宽的山坡和基坑。图2-21正铲中心开挖法④顺铲法：即铲斗从一侧向另一侧一斗一斗地顺序开挖，使挖土多一个自由面，以减小阻力，易于挖掘，装满铲斗。适用于开挖坚硬的土。⑤间隔挖土：即在开挖面上第一铲与第二铲之间保留一定距离，使铲斗接触土的摩擦面减少，两侧受力均匀，铲土速度加快，容易装满铲斗，提高效率。（2）反铲挖掘机

反铲挖掘机的挖土特点是后退向下，强制切土。其挖掘力比正铲小，能开挖停机面以下的一~三类土，如开挖深度在4

~6m的基坑、基槽、管沟等，亦可用于地下水位较高的土方开挖。反铲挖掘机可以与自卸汽车配合，装土运走，也可弃土于坑槽附近。

反铲挖掘机的作业方式有沟端开挖和沟侧开挖两种，如图2-22所示。图2-22反铲挖掘机开挖方式a）沟端开挖b）沟侧开挖1-反铲挖掘机

2-自卸汽车3-弃土堆1）沟端开挖：就是挖掘机停在沟端，后退挖土，汽车停在两旁装土。此法的优点是挖土方便，挖掘宽度不受机械最大挖掘半径限制，开挖的深度可达到最大挖土深度。当基坑宽度超过1.7倍的最大挖土半径时，就要分次开挖或按“之”字形路线开挖。2）沟侧开挖：挖掘机停于沟侧，沿沟槽一侧直线移动，边走边挖，汽车停于挖掘机旁装土，或往沟一边卸土。此法挖土宽度和深度较小，边坡不易控制。由于机身停在沟边工作，边坡稳定性差，因此在无法采用沟端开挖方式或挖出的土不需运走时采用。（3）拉铲挖掘机

拉铲挖掘机的土斗用钢丝绳悬挂在挖土机长臂上，挖土时土斗在自重作用下落到地面切入土中。其挖土特点是后退向下，自重切土，其挖土深度和挖土半径均较大，能开挖停机面以下的一~三类土。一般情况下，拉铲挖掘机直接将土卸在基坑（槽）附近或用自卸汽车运走，但其工效不高，不如反铲动作灵活准确，适用于开挖大型基坑及水下挖土、填筑路基、修筑堤坝等。1）开挖方法：拉铲挖掘机的作业方式基本与反铲挖掘机相似，也可分为沟端开挖和沟侧开挖。①沟端开挖

拉铲挖掘机停在沟端，倒退着沿沟纵向开挖，如图2-23a所示。一次开挖宽度可以达到机械挖土半径的两倍